Bài giảng quá trình và thiết bị cntp 2 nhiệt đối lưu

TRUYỀN NHIỆT Các kiến thức truyền nhiệt Dẫn nhiệt Nhiệt đối lưu Nhiệt xạ Truyền nhiệt NHIỆT ĐỐI LƯU LÀ GÌ??? ➢ Nhiệt đối lưu: trình truyền nhiệt chất lỏng hay chất khí chuyển động theo dịng khơng gian từ vùng có nhiệt độ sang vùng có nhiệt độ khác Khơng khí hồi lưu Đầu đốt Quạt Khơng khí nóng Bánh quy Đầu phun khơng khí nóng PHÂN LOẠI ĐỐI LƯU ĐỐI LƯU TỰ NHIÊN ĐỐI LƯU CƯỠNG BỨC trình truyền nhiệt chuyển động dòng đối lưu tự nhiên Tại phận sưởi đặt sàn, giàn lạnh tủ lạnh đặt phía trên?????? PHÂN LOẠI ĐỐI LƯU ĐỐI LƯU TỰ NHIÊN ĐỐI LƯU CƯỠNG BỨC trình truyền nhiệt chuyển động dịng đối lưu tự nhiên q trình trao đổi nhiệt chuyển động dòng đối lưu cưỡng CHẾ ĐỘ DÒNG CHẢY Chảy tầng Chế độ chảy Chảy độ Chảy rối LỚP BIÊN Chảy tầng Quá độ Chảy rối Lớp sát BM Bề mặt truyền nhiệt  .l .l Re = =  v l: kích thước xác định µ: độ nhớt động học : khối lượng riêng CHẾ ĐỘ DỊNG CHẢY Q trình chảy có quy luật, phần tử dịng mơi chất chuyển động song song với mặt vách Chảy tầng Dịng mơi chất từ chế độ chảy tầng sang chế độ chảy rối thường qua giai đoạn trung gian Chảy độ Chế độ chảy Hiện tượng phần tử dòng chuyển động hỗn loạn xáo trộn với nhau, không theo quỹ đạo xác định Chảy rối ĐỊNH LUẬT VỀ CẤP NHIỆT Lượng nhiệt dQ phân tố bề mặt vật thể rắn dF cấp cho môi trường xung quanh tỷ lệ chênh lệch nhiệt độ nhiệt độ bề mặt vật thể rắn tiếp xúc với môi trường tT nhiệt độ môi trường t với diện tích bề mặt trao đổi nhiệt dF, thời gian dτ dQ =  ( tT − t ) dF d (J) Nếu trình cấp nhiệt ổn định: q =  ( tT − t ) F (W) NHIỆT ĐỐI LƯU Những yếu tố ảnh hưởng đến trao đổi nhiệt đối lưu Nguyên nhân gây chuyển động Chế độ dịng chảy Tính chất vật lý lưu chất Bề mặt trao đổi nhiệt CẤP NHIỆT ĐỐI LƯU TỰ NHIÊN ❖ Đối với ống nằm ngang tính theo cơng thức Nu = 0,51.(Gr.Pr) 0,23  Pr     PrT  0,25 PrT chuẩn số Prandtl tính theo nhiệt độ thành tiếp xúc với chất lỏng ❖ Đối với khơng khí Nu = 0,47.Gr0,25 CẤP NHIỆT ĐỐI LƯU TỰ NHIÊN ❖ Đối lưu tự nhiên không gian hẹp td = . k λ - hệ số dẫn nhiệt chất lỏng, W/m.K εk - Hệ số tính đến ảnh hưởng đối lưu  k = 0,18 ( Gr.Pr ) 1/4 ttd = tT1 + tT2 CẤP NHIỆT ĐỐI LƯU CƯỠNG BỨC ❖Lưu thể chuyển động ống thẳng • Chảy tầng • Chảy độ • Chảy rối Nu = 0,15. d Re 0,33 Pr 0,43  Pr  Gr    PrT  0,1 Nu = 0,008.Re0,9 Pr 0,43 Nu = 0,021. k Re Pr 0,8 0,43  Pr     PrT  0,25 0,25 CẤP NHIỆT ĐỐI LƯU CƯỠNG BỨC ❖ Lưu thể chuyển động ống cong d   c =  1 + 1, 77  R  ❖ Lưu thể chuyển động ống có tiết diện hình vành khăn  dtn  Nu = 0, 23.Re Pr    d nt  0,8 0,45 0,4 ❖ Lưu thể chuyển động ngang vng góc bên ngồi ống Nu = C.Re Pr n 0,4 Hoặc  n 0,4  = C Re Pr dn CẤP NHIỆT ĐỐI LƯU CƯỠNG BỨC ❖Lưu thể chảy ngang bên chùm ống ➢ Với chất lỏng Nu = 0, 23.  Re 0,65 Pr 0,33  Pr     PrT  0,25  Pr  Nu = 0, 41.  Re Pr    PrT  0,6 0,3 0,25 CẤP NHIỆT ĐỐI LƯU CƯỠNG BỨC ➢ Với chất khí • Khi ống xếp thẳng hàng: Nu = 0, 21. Re0,65 • Khi ống xếp xem kẽ: Nu = 0,37. Re0,6 Hệ số cấp nhiệt trung bình cho tồn chùm ống: 1.F1 +  F2 +  F3 +  tb = F1 + F2 + F3 + CẤP NHIỆT ĐỐI LƯU CƯỠNG BỨC ❖Lưu thể chảy dọc bên chùm ống Nu = 1,16.Dtd0,6 Re0,8 Pr 0,23 ❖Lưu thể chảy bên ngồi ống có chắn chia ngăn Nu = C.D Re Pr 0,6 td 0,6 0,23       T  0,14 ❖Lưu thể chảy bên ngồi chùm ống có gân  dn  Nu = C    t  −0,54 h   t −0,14 Re n Pr 0,4 CẤP NHIỆT ĐỐI LƯU CƯỠNG BỨC ❖ Lưu thể chuyển động dọc theo tường phẳng ➢ Đối với Re > 104 dùng PT Nu = 0,037.Re Pr 0,8 0,43 Đối với khơng khí:  dtn     d nt  0,25 Nu = 0,032 Re0,2 ➢ Đối với Re < 105 dùng PT Nu = 0,76.Re Pr 0,5 Đối với khơng khí: 0,63  dtn     d nt  0,25 Nu = 0,66 Re0,5 CẤP NHIỆT ĐỐI LƯU CƯỠNG BỨC ❖Lưu thể chảy thành màng theo tường thẳng đứng Đối với màng chảy rối Re > 2000 dùng PT Nu = 0,01.Ga.Pr.Re1/3 Đối với màng chảy tầng Re < 2000 dùng PT Nu = 0,67.Ga Pr Re 1/9 CẤP NHIỆT KHI LƯU THỂ KHUẤY TRỘN BẰNG CÁNH KHUẤY Nu = C.Re Pr m Trong đó: Re = Pr = 0,33      T  0,14 n. d  C p   • Đối với thiết bị có vỏ bọc ngồi:C = 0,36; m = 0,67 • Đối với thiết bị có ống xoắn: m = 0,62 C = 0,87; CẤP NHIỆT KHI HƠI NGƯNG TỤ ❖Ngưng tụ bên thành ống mặt tường thẳng đứng r.  g r.   = 1,15 = 2, 04 , .t.H .t.H W m K tT + tbh tm = Hơi nước ngưng tụ: r  = 2, 04 A , t.H W m K CẤP NHIỆT KHI HƠI NGƯNG TỤ ❖Ngưng tụ bề mặt ống đơn độc nằm ngang r.  g r.   = 0, 72 = 1, 28 , .t.d .t.d W m K Hơi nước ngưng tụ: r  = 1, 28.A , t.d W m K CẤP NHIỆT KHI HƠI NGƯNG TỤ ❖Ngưng tụ mặt chùm ống nằm ngang  td =  bt  Xếp song hàng Xếp xen kẽ CẤP NHIỆT KHI CHẤT LỎNG SÔI ❖ Đối với nước, chế độ sôi sủi bọt, đối lưu tự nhiên p = 0,2 ÷ 100atm  n = 3,14 p 0,13 q 0,7 Hoặc  n = 45,3 p t 0,5 2,33 ❖ Dung dịch chất lỏng  =   n  dd   =   n  0,565     C     dd   dd   n   n   Cn   dd     0,435 1 BÀI TẬP VÍ DỤ Đề bài: Bề mặt kim loại nóng có kích thước 2,5 m x m làm nguội cưỡng dịng khí mát có độ dẫn nhiệt λ = 0,02917 W/moC; ν = 2,486 10-5 m2/s; Pr = 0,7166 Xác định suất nhiệt truyền từ kim loại vào khơng khí hai trường hợp, dịng khơng khí chảy dọc theo chiều dài kim loại; dịng khơng khí chảy theo chiều ngang kim loại Khi Re < 2.105 1  L NuL = = 0, 6640.Re L / Pr  Khi Re > 2.105  L 0,8 NuL = = ( 0, 037.Re L − 871) Pr 